Aalborg Universitet
IDAs Klimasvar 2045 – Sådan bliver vi klimaneutrale
Lund, Henrik; Mathiesen, Brian Vad; Thellufsen, Jakob Zinck; Sorknæs, Peter; Chang, Miguel; Kany, Mikkel Strunge; Skov, Iva Ridjan
Publication date:
2021
Document Version
Også kaldet Forlagets PDF
Link to publication from Aalborg University
Citation for published version (APA):
Lund, H., Mathiesen, B. V., Thellufsen, J. Z., Sorknæs, P., Chang, M., Kany, M. S., & Skov, I. R. (2021). IDAs Klimasvar 2045 – Sådan bliver vi klimaneutrale. Ingeniørforeningen IDA.
General rights
Copyright and moral rights for the publications made accessible in the public portal are retained by the authors and/or other copyright owners and it is a condition of accessing publications that users recognise and abide by the legal requirements associated with these rights.
- Users may download and print one copy of any publication from the public portal for the purpose of private study or research.
- You may not further distribute the material or use it for any profit-making activity or commercial gain
IDAs Klimasvar 2045
– Sådan bliver vi klimaneutrale
Udarbejdet af forskere fra
Aalborg Universitet i dialog med
IDAs KLIMASVAR
IDAs Klimasvar 2045 – Sådan bliver vi klimaneutrale
© Udarbejdet af forskere fra Aalborg Universitet:
Henrik Lund, Brian Vad Mathiesen Jakob Zinck Thellufsen, Peter Sorknæs
Miguel Chang, Mikkel Strunge Kany og Iva Ridjan Skov Institut for Planlægning, Aalborg Universitet
Udgivet juni 2021 af:
Ingeniørforeningen, IDA Kalvebod Brygge 31-33 1560 København V
ISBN: EAN 978-87-93541-36-8
Rapportens fund og konklusioner er redaktionens ansvar.
Rapporten er bestilt af Ingeniørforeningen, IDA.
IDAs Klimasvar er et resultat af et forskningssamarbejde mel- lem IDA og Energiforskningsgruppen ved Institut for Plan- lægning ved Aalborg Universitet. IDAS Klimasvar er skrevet af rapportens forfattere, som også har lavet alle analyserne. Ar- bejdet bygger på de tre tidligere IDA energistrategier fra 2006, 2009 og 2015 samt IDAs klimasvar 2035.
Arbejdet er blevet fulgt af og har modtaget bidrag fra IDAs Klimaekspertgruppe:
Monika Skadborg, Per Homann Jespersen Niels Brock, Torben Nørgaard
Felica Fock, Henrik Lund, Søren Linderoth, Peter Bach, Laura Klitgaard (tovholder fra IDAs Hovedbestyrelse) samt Pernille Hagedorn-Rasmusen, IDA (faglig sekretær)
Arbejdet har desuden fået input og kommentarer fra:
IDA Energi gennem formand Anders Dyrelund og IDA Byg ved Kurt Emil Eriksen
Herudover ønsker forfatterne at takke følgende personer for værdifulde input undervejs:
Professor Henrik Wenzel, SDU
Seniorforsker emerita Linda Christensen, DTU Chefkonsulent Per Henriksen, Dansk Luftfart
Seniorkonsulent Svend J. Christensen, Partnerskab for Ansvar- lig Træbiomasse
Lektor Thomas Helmer Pedersen, AAU Seniorforsker, Ulrik Birk Henriksen, DTU
Målet er et klimaneutralt Danmark
Det seneste år har vi levet i en Corona-tid, og pandemien præger stadig alle sider af vores hver- dag. Vi har som samfund bevist, at vi kan håndtere store forandringer, når verden kræver det, og den omstillingsparathed mener jeg, vi skal tage med videre til at løse andre samfundsmæs- sige udfordringer. Øverst på listen står klimaet. De seneste par år har det politiske fokus været på klimalovens første mål om 70 pct. reduktion af drivhusgasudledninger i 2030. Der er stadig et stykke vej, før vi er i mål. Men 2030 er kun 9 år væk, og derfor må vi samtidig arbejde på klimalovens andet mål om et klimaneutralt Danmark. Derfor har IDA i samarbejde med Forsk- ningsgruppen for Energiplanlægning ved Institut for Planlægning ved Aalborg Universitet ud- regnet et scenarie for klimaneutralitet i Danmark.
De danske politikere har i klimaloven sat klimaneutralitet som mål i 2050. Men hvis verden skal nå Parisaftalens mål om at begrænse global opvarmning til et godt stykke under 2 grader, er år 2050 desværre for sent. Derfor har vi i IDA undersøgt, hvordan vi kan blive klimaneutrale tidli- gere, og i denne rapport kommer vi med et gennemregnet bud på dansk klimaneutralitet i 2045. I rapporten har vi fokus på energi- og transportområdet og forudsætter, at landbruget leverer de reduktioner, der blev fremlagt af Klimapartnerskabet for Fødevare- og Landbrugs- sektoren i foråret 2020.
IDA vil gerne bidrage til, at vi sammen når FNs verdensmål for bæredygtig udvikling. Vi ønsker derfor at sætte vores medlemmers viden om teknologi, produktion og infrastruktur i spil, når Danmark skal beslutte sig for klimaløsninger. Klimasvaret 2045 bygger på mere end 15 års ar- bejde fra IDA og IDAs medlemmer med at regne på energi- og klimascenarier for Danmark.
Senest – i maj 2020 – fremlagde vi en samlet plan for 70 pct. drivhusgasreduktion i 2030. Vi byg- ger nu videre på 2030-målsætningerne og bidrager med fagligt funderede løsninger, der viser, hvordan Danmark kan blive klimaneutral i 2045, og hvor der også tages hensyn til den danske andel af den internationale skibs- og flytransport. Vi vil vise, hvordan løsninger som CO2-sinks og CCS kan bidrage til at få drivhusgasudledningen ned i sektorer som landbruget og i indu- strien, som er udfordrede, når det kommer til at nedbringe udledningerne.
IDAs Klimasvar har øjne for en retfærdig grøn omstilling, der inddrager positive forandringer for klimaet, dansk beskæftigelse og eksport. IDA har sammen med Arbejderbevægelsens Erhvervs- råd regnet på beskæftigelseseffekterne af Klimasvaret 2030. Det vil skabe 415.000 job fordelt over 10 år svarende til 41.500 job om året, og dermed bidrager den grønne omstilling markant til beskæftigelsen. Danmark skal som foregangsland vise, hvordan velfærd og grøn omstilling kan gå hånd i hånd og udnytte vores styrkepositioner indenfor teknologiudvikling og komme med løsninger til gavn for hele verdens grønne omstilling.
Mange har bidraget til arbejdet - tak for det. Jeg vil særligt sige tak til IDAs klimaekspertgruppe, IDA Energi, IDA Byg, transportarbejdsgruppen, IDAs erhvervs- og vækstudvalg, IDAs forsknings- og uddannelsesudvalg og til AAU. Målet med IDAs Klimasvar 2045 er at skabe debat og overblik over en langsigtet grøn omstilling af Danmark. Vi ønsker, at debatten og arbejdet med klima- teknologier og -løsninger fortsætter, så vi kan nå i mål med den grønne omstilling. Vi vil i IDA gøre vores for at understøtte indsatsen.
Thomas Damkjær Petersen Formand for IDA
IDAs KLIMASVAR
Indhold
Indledning ... 6
Resumé og resultater ... 6
1 Baggrund og overordnede principper ... 16
2 Metode ... 17
2.1 Modellering af Danmark 2020 – ENS2020 ... 18
2.2 Modellering af IDAs Klimasvar 2030 ... 18
2.3 Modellering af 100 pct. VE og klimaneutralitet i 2045 ... 19
2.4 Opgørelse af de samfundsøkonomiske omkostninger ... 20
2.5 CO2-emission fordelt på forbrugssektorer ... 20
3 CO2-reduktioner og opgørelser nu og i fremtiden ... 21
3.1 IPCC’s regler for beregning af CO2-emissioner ... 21
3.2 CO2-emissioner fra biomasse ... 22
3.3 Den danske andel af den internationale transport ... 23
4 IDAs forslag opdelt på fire forbrugssektorer og fem tværgående temaer ... 25
Oversigt over IDAs Klimasvar ... 26
5 Varme ... 28
5.1 Energieffektivitet og varme ... 28
5.2 Sektorintegration og varme ... 28
5.3 Biomasse og varme ... 29
5.4 Vedvarende energi og varme ... 29
5.5 Teknologiske udfordringer i omstillingen af varmesektoren ... 31
5.6Virkemidler der fremmer omstillingen af varmesektoren ... 31
5.7 Samfundsøkonomi og varme ... 33
6 Industri ... 36
6.1 Energieffektivitet og industri ...37
6.2 Sektorintegration og industri ...37
6.3 Biomasse og industri ... 39
6.4 Vedvarende energi og industri ... 39
6.5 Teknologiske udfordringer i omstillingen af industrisektoren... 40
6.6Virkemidler der fremmer omstillingen af industrisektoren ... 40
6.7 Samfundsøkonomi og industri ... 41
7 Transport ... 44
7.1 Energieffektivitet og transport ... 44
7.2 Sektorintegration og transport ... 45
7.3 Biomasse og transport ... 48
7.4 Vedvarende energi og transport ... 48
7.5 Teknologiske udfordringer i omstilling af transportsektoren ... 48
7.6 Virkemidler der fremmer omstillingen af transportsektoren ... 49
7.7 Samfundsøkonomi og transport ... 50
8 El ... 53
8.3 Biomasse og el ... 54
8.4 Vedvarende energi og el ... 55
8.5 Teknologiske udfordringer i omstillingen af elsektoren ...57
8.6Virkemidler der fremmer omstillingen af elsektoren ...57
8.7 Samfundsøkonomi og el ... 58
9 Energieffektivitet...60
10 Sektorintegration ... 61
11 Biomasse ... 64
11.1 Bæredygtige biomasse ressourcer ... 66
11.2 En robust flerstrenget konverteringsteknologipakke med synergi ... 68
11.2.1 Biogasanlæg ... 68
11.2.2 Termisk forgasning ... 68
11.2.3 Opgraderingsanlæg (Metan og Metanol) ... 68
11.2.4 Pyrolyse ... 69
11.2.5 HTL (HydroThermal liquefaction) ... 69
11.2.6 Afbrænding... 70
11.2.7 CC, CCU og CCS (Carbon Capture, Utilization and Storage) ... 70
11.3 Biomasse i IDAs Klimasvar 2045 ... 71
12 Vedvarende energi ... 74
13 Teknologiske udfordringer ... 75
Appendiks A: Forudsætninger for Økonomiberegning ... 77
Appendiks B: International fly- og skibstrafik ... 80
International skibstransport ... 81
Referencer ... 83
Indledning
IDAs Klimasvar er IDAs bud på, hvordan Danmark når sit mål om 70 pct. reduktion af klimagasser i 2030 og bliver klimaneutral i 2045. IDAs Klimsvar er publiceret i to omgange. I første omgang (maj 2020) var der fokus primært på 2030. I denne nye udgave (juni 2021) er der også fokus på 2045. Det er ikke første gang, vi har arbejdet med løsninger på klima- og energiområdet. IDA har i IDAs Energiplan fra 2006, IDAs Klimaplan fra 2009 og i IDAs Energivision 2050 fra 2015 lavet sce- narier for det danske energisystem. Igennem scenarier har IDA undersøgt, hvilke udviklingsveje mod 100 pct. vedvarende energi og reduktion af CO2-udledninger, der gav billigst energi, mest stabilitet, højest forsyningssikkerhed og samtidig sikrede job og beskæftigelse i Danmark. Her i IDAs Klimasvar bygges der videre på de samme tanker. Vi kommer med et konkret bud på hvor- dan Danmark kan reducere sine udledninger med 70 pct. i 2030 og opnå klimaneutralitet i 2045.
Igennem arbejdet de sidste 15 år er der fremkommet en række tværgående anbefalinger for, hvad der er vigtigt for ændringer og udvikling af energisystemet i Danmark. De har ikke relation til enkelte tiltag, men går på tværs og er centrale for, at Danmark kan komme videre med en omfattende omlægning mod 100 pct. vedvarende energi og klimaneutralitet. De tværgående konklusioner og anbefalinger er:
1. Danmark har brug for en langsigtet vision og en aktiv energiplanlægning. Energiplanlægnin- gen skal både ske nationalt i energi- og klimaplaner og lokalt/regionalt i relation til den kom- munale planproces.
2. Forskning, udvikling og demonstration indenfor energi- og transportløsninger er nødvendigt for, at Danmark kan nå sine klimamål.
3. Danmark har brug for en revision af afgifts- og tarifsystemerne inden for transport og energi, så afgifter og tariffer bidrager til – og ikke modarbejder – den grønne omstilling.
Arbejdet med Klimasvaret bygger på denne erkendelse og må anses som en forudsætning for, at Danmark kommer bedst muligt igennem en grøn omlægning af samfundet.
Resumé og resultater
I IDAs Klimasvar gives et konkret bud på, hvordan Danmark rent teknisk kan opfylde målsæt- ningen om 70 pct. CO2-reduktion i 2030 på en samfundsøkonomisk god måde. IDAs Klimasvar prioriterer, at Danmark bruger den grønne omstilling til at skabe industriel udvikling og jobs.
Derudover sætter IDAs Klimasvar fokus på, hvordan vi teknisk forbereder os på tiden efter 2030.
IDAs mål er, at Danmark overgår til 100 pct. vedvarende energi og bliver klimaneutral i 2045.
Reduktionsmålsætningen på 70 pct. regnes ift. Danmarks udledninger i 1990, efter FNs opgø- relser. IDAs Klimasvar omfatter energi og transport (vist med mørkeblå nederst i søjlerne i figur 1). Ud over energisektoren omfatter FNs opgørelser også landbrug, industrielle processor, areal- anvendelse samt øvrigt, dvs. de ikke energirelaterede emissioner.
Opgjort på denne måde var de danske emissioner på 75,7 Mt i 1990 og med en 70 pct. reduktion skal de altså nedbringes til 22,7 Mt i 2030. IDA forudsætter, at der også i de andre sektorer sker reduktioner frem til 2030. Konkret forudsættes det, at de andre sektorer reducerer fra en (for-
Figur 1. Dansk CO2-emission iflg. FN-opgørelsesmetoden
Kilde: Energistatistik 2018.
Note: Tallene er justeret for LULUCF og tilpasset 75,7 i 1990. *Øvrig omfatter "andre emissioner" og "indirekte emissio- ner". 2020 er delvist baseret på historiske tal for 2017 samt fremskrivning til 2020. IDAs Klimasvar omfatter energi og transport - den nederste blå.
Første skridt er således et mål om at emissionerne for energi og transport skal reduceres fra 30 Mt i 2020 til ca. 11 Mt i 2030. Næste skridt er et bud på, hvordan Danmark kan opnå CO2-neutra- litet i år 2045. I IDAs forslag for 2045 tages der i modsætning til 2030 hensyn til den danske andel af den internationale skibs- og flytransport. Når disse bidrag medregnes, er den reelle CO2- emission højere i såvel 2020 som i 2030. For 2020 stiger opgørelsen fra 47 til 61 Mt/år og for 2030 fra knap 23 til knap 29 Mt/år. IDAs Klimasvar 2045 er således et bud på, hvordan der opnås klim- neutralitet, også hvad angår den danske andel af den internationale skibs- og flytransport.
Det kan blive nødvendigt i de øvrige sektorer før og/eller efter 2030 at gøre brug af CCS (opsam- ling af CO2 og lagring) for at blive helt CO2-neutrale. For at det kan være muligt for de andre sektorer at benytte CCS-teknologien satser IDAs Klimasvar udelukkende på CCU (opsamling af CO2 og anvendelse) i energi- og transportsektoren, hvor den indsamlede CO2 bruges (CCU) til produktion af VE brændsler til især flytransport og tung transport.
IDAs forslag for 2045 omfatter udvikling og anvendelse af bæredygtige biomasse-ressourcer på en måde, hvor der tilvejebringes et potentiale for CO2-sink i form af biochar og et potentiale for CCS. I alt er der tale om et sink på ca. 5 Mt/år afhængigt af udnyttelsesgraden uden brug af ”air- capture”, som en sidste – men meget dyr – mulighed. Dette potentiale vil kunne kompensere for nogle af de andre sektorer, f.eks. landbrug og proces i industrien, som det kan være vanske- ligt at bringe helt til CO2-neutralitet uden sink.
Ud af de ca. 5 Mt/år skal der bruges 1-2 Mt/år til at kompensere for de contrails som er konse- kvensen af flyvning. Om de resterende 3-4 Mt/år er nok til at opnå klimaneutralitet afhænger af,
52 52,4 48,5
30,0
11,0
12,7 11,3
10,4
10,6
6,9 4,8
0 10 20 30 40 50 60 70 80
1990 2000 2010 2020 IDAs Klimasvar
2030 CO2equivalenter Mt/år
Energi Landbrug Processer Øvrig Areal (LULUCF)
industrielle processer til 1 Mt/år og LULUFC og øvrigt til 1,5 Mt/år. I dette eksempel vil det altså være nødvendigt at supplere med air-capture i størrelsesordenen ca. 2 Mt/år.
Figur 2. Dansk CO2-neutralitet I 2045. Dansk CO2 emission iflg. FN-opgørelsesmetoden
IDAs Klimasvar opdeler energi- og transportområdet i fire forbrugssektorer: Varme, Industri, Transport og El. Resultatet af IDAs Klimasvar er vist i figur 3. Som det ses har transportsektoren i 2020 den største andel af CO2-emissionen, og det er forsat gældende i 2030, også i IDAs Klima- svar. Det er derfor helt afgørende, at vi allerede nu forbereder Danmark på, hvordan sektoren kan reducere yderligere i årene efter 2030.
Figur 3. Fordeling af CO2-emissionen på sektorer. CO2-emission. FN-opgørelsesmetoden
I figur 3 er CO2-emission opgjort efter FN-metoden. Indregnes bidraget fra internationale fly- og -7,2
30,0
11,0 10,6
6,9
3,0
-20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70
2020 IDAS Klimasvar 2030 IDAS Klimasvar 2045
CO2 equivalenter Mt/år
Areal (LULUCF) Øvrig
Processer Landbrug Energi Fly Contrails Skibe Interntional Fly International CCS og Biochar
6,5 2,9 7,8
2,4 12,4
7,8
0 5 10 15 20 25 30 35
2020 IDAs Klimasvar 2030
Mt/år
Transport Industri Varme Elektricitet
bringer CO2-emissionen ned på nul fra energisektoren bortset fra bidraget fra fly contrails. Dette kompenseres dog af potentialet for biochar og CCS.
Figur 4. Fordeling af CO2-emissionen på sektorer inkl. andel fra internationale fly og skibs- transport (Mt/år)
IDAs klimasvar kræver investeringer for ca. 5-600 milliarder kroner i de næste 10 år frem til 2030 og yderligere ca. 600 milliarder kroner i perioden fra 2030 til 2045. De vigtigste investeringer er oplistet i tabel 1.
Sammenlignet med referencerne betyder det, at den samfundsøkonomiske omkostning til ren- ter og afskrivninger øges med ca. 32 milliarder kr. pr. år i 2030 og med ca. 33 milliarder kr. pr. år i 2045. Til gengæld spares der brændsel for ca. det samme beløb i begge scenarier.
Omlægningen i omkostninger er vist i figur 5. Som det ses erstattes udgifter til brændsel med udgifter til investeringer. Ift. 2020 stiger den samlede omkostning en smule, men det skyldes, at energibehovene også forventes at stige frem til 2030. Sammenlignet med en sådan reference 2030 situation stiger den samlede omkostning i IDAs Klimasvar 2030 ikke, hvis brændselspri- serne udvikler sig iht. Energistyrelsens seneste forventninger. Denne sammenligning er dog meget afhængig af, hvilke brændselspriser der forudsættes. Konklusionen er derfor, at hvis om- stillingen teknisk set gennemføres på den rigtige måde, er den uden nævneværdige samfunds- økonomiske omkostninger. Det vil dog have store fiskale konsekvenser, hvorfor en afgifts- og skatteomlægning er nødvendig.
Billedet er det samme for ændringerne efter 2030 frem til 2045. Brændselsomkostningerne re- duceres til gengæld for øgede investeringsomkostninger, men den samlede omkostning æn- dres ikke markant. Igen er den sidste konklusion afhængig af forventningen til de fremtidige omkostninger til fossile brændsler i en reference. I figur 5 er omkostningerne i 2045 udregnet under samme forudsætninger som frem til 2030 (Se appendiks A).
-4,6 6,5
2,9 7,8
2,4 12,4
7,8 13,9
7,0
-10 0 10 20 30 40 50
2020 2030 2045
International fly og skibe Transport
Industri Varme Elektricitet CCS og Biochar
Tabel 1. De største investeringer i perioden 2020 til 2030 og fra 2030 til 2045
Fra 2020 til 2030 Fra 2030 til 2045 Investerings-
behov
Årlige af- skrivning og
rente i 2030
Investe- rings-behov
Årlige afskriv- ning og rente i
2045 Milliarder
DKK
Millioner DKK/år
Milliarder DKK
Millioner DKK/år
Bygningsrenovering 124 5.360 185 7.986
Offshore og onshore vindmøller 78 4.173 102 5.150
El-køretøjer (ekstra inkl. e-roads) 73 6.896 52 4.947
Individuelle varmepumper 70 5.114 7 946
Industri (besparelser og elektrificering) 36 2.570 28 2.079
Fjernvarmeudvidelse og 4G fjernvarme 30 1.467 7 462
Solceller 21 937 22 969
Biogasanlæg 18 1.223 12 857
Nye gasfyrede værker 16 897 1 18
Ladestandere, elnet og ITS 14 825 25 1.463
Store varmepumper 9 499 28 1.594
Elektrolyse og brintlager 8 501 78 3.531
Geotermi 8 440 8 410
Bølgekraft 5 303 5 303
Forgasning, pyrolyse og elektrofuels 5 316 25 1.579
Intelligent fleksibelt elbehov 3 235 1 93
Solvarme, overskudsvarme og varmelagre 3 176 2 97
Fjernkøling 2 89 0 0
Gasnet 2030 hhv. brintnet 2045 2 89 10 390
Sum 525 32.110 598 32.874
I figur 5 er IDAs Klimasvar 2045 sammenlignet med en reference defineret med udgangspunkt i forslaget for 2030. Behovene for varme, el, industri og transport er fremskrevet på samme måde i referencen som i IDAs Klimasvar 2045-scenariet, men der er ikke investeret i alle de mange tiltag. Dog er der i referencen investeret i ekstra kraftværkskapacitet for at kunne dække stigningen i elforbruget.
Figur 5. Samfundsøkonomiske omkostninger 2020, 2030 og 2045
Note: Når tallene ikke stemmer 100% med tabel 1 skyldes det, at tabel 1 kun medtager de væsentligste investeringer.
Figur 6. Brændsler og vedvarende energi i IDAs Klimasvar 2045 sammenlignet med 2020 og IDAs Klimasvar 2030
Med IDAs Klimasvar nedbringes forbruget af fossile brændsler gennem effektiviseringer og ud- bygning med vedvarende energi (se figur 6). Samtidigt nedbringes også afbrændingen af bio-
72 79
110 105
136
28 27
28 28
33 50
59
25 41
7
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
2020 Reference 2030 IDAS Klimasvar 2030
Reference 2045 IDAS Klimasvar 2045
Milliarder kroner per år
Investeringer Drift og vedligholdelse Brændsel
75 240
118 90
43 215
137
140 76
200
346
0 100 200 300 400 500 600 700 800
2020 IDAs Klimasvar 2030 IDAs Klimasvar 2045
PJ
Vedvarende energi Biomasse
Naturgas Olie Kul
primært baseret på danske ressourcer. I 2045 er energiforsyningen helt baseret på biomasse og anden vedvarende energi. Netto biomasseforbruget holdes forsat på ca. 23 GJ/capita.
Med hensyn til energieffektivitet vil Danmark med IDAs Klimasvar kunne opfylde sine forplig- tigelser iht. EU's energieffektiviseringsdirektiv.
Med hensyn til sektorintegration sikrer IDAs Klimasvar en omkostningseffektiv brug af forskel- lige lagermuligheder fleksibilitet og indregulering, så ubalancer i elforsyningen nedbringes til et minimum.
I figur 7 på de følgende sider er illustreret, hvordan energi-flowet omlægges i sankey-diagram.
FLERE ENERGIØER PÅ VEJ
I februar 2021 indgik et bredt flertal på Christiansborg en aftale om, at Danmark skal have en energiø i Nordsøen. Den kommende energiø skal konstrueres som en inddæmmet ø og etableres og ejes i et offentligt/privat samarbejde. I første fase skal der opføres minimum 3 GW havvind i forbindelse med øen og på sigt skal øen kunne håndtere 10 GW. Aftalekredsen fastholder også planen om en energiø ved Bornholm inkl. 5 GW havvind. Af aftalen fremgår desuden, at energiøerne skal være en del af power-to-x produktion i Danmark.
IDAs Klimasvar indebærer en udbygning med havvind fra de nuværende ca. 2 GW op til 6-7 GW i 2030 og ca. 14 GW i 2045. Hertil kommer en markant satsning på Power-to-x. IDAs Klimasvar med- regner omkostninger til vindmøller og power-to-x anlæg inkl. ilandføring af strømmen, men har ikke indregnet evt. yderligere omkostninger til selve energiøerne.
IDAs Klimasvar kan realiseres med eller uden energiøer. I givet fald er det vigtigt, at energiøernes produktion indtænkes i det samlede energisystem, så mulighederne for fleksibilitet og udnyttelse af varme fra fx brint produktion er analyseret inden, de endelige beslutninger tages omkring hvor- dan, de danske energiøer skal indgå i power-to-x produktion.
2020
2030
IDAs KLIMASVAR
1 Baggrund og overordnede principper
Startende i 2006 (Lund & Mathiesen, 2006) og efterfølgende i 2009 (Mathiesen, Lund & Karlsson, 2009) og i 2015 (Mathiesen et al., 2015) har IDA fremsat forslag til, hvordan Danmark kan opnå en energiforsyning baseret 100 pct. på vedvarende energi i 2050. I 2019 har IDA yderligere for- muleret en række anbefalinger til, hvad man kan gøre for at fremrykke gennemførelsen af disse forslag med henblik på at kunne opfylde målsætningen om en 70 pct.’s reduktion i CO2-emissi- onerne allerede i 2030. I den forbindelse har IDA også argumenteret for at fremrykke målsæt- ningen om 100 pct. vedvarende energi og CO2-neutralitet til tidligere end 2050.
I det følgende fremlægger IDA et konkret forslag til, hvordan Danmark kan opnå målsætningen om 70 pct. CO2-reduktion i 2030 og samtidig være forberedte på næste skridt, en klimaneutral forsyning baseret på 100 pct. vedvarende energi i 2045.
I dette, såvel som i de tidligere forslag fra IDA, er der fokus på:
Hvordan Danmark opnår målene om vedvarende energi og CO2-reduktion på en teknologisk hensigtsmæssig og samfundsøkonomisk fornuftig måde.
Hvordan Danmark kan bruge den grønne omstilling til at skabe industriel udvikling og jobs.
Hvordan Danmark kan lave den grønne omstilling inden for rammerne af et bæredygtigt forbrug af biomasse.
Hvordan Danmark kan styrke sin position indenfor energiplanlægning og grønne nøgletek- nologier.
Ud over disse fokuspunkter er der formuleret følgende to overordnede principper, som har væ- ret bærende for udviklingen af IDAs forslag:
1. Danmark bør opfylde målsætningen om 70 pct.’s CO2-reduktion i 2030 på en måde, så det passer godt ind i at opnå 100 pct. vedvarende energi og klimaneutralitet i 2045. Det betyder:
at vi frem til 2030 bør vælge de teknologier, som er hensigtsmæssige for at kunne tage de næste skridt i årene efter 2030.
at vi frem til 2030 bør have fokus på at udvikle de nye teknologier, vi får brug for i næste omgang, også selvom de ikke nødvendigvis gør den store forskel i 2030.
2. Danmark bør opfylde målsætningerne om vedvarende energi og CO2-reduktion på en måde, så det passer ind i, at resten af Europa og i sidste ende, at resten af verden kan gøre det samme. Det betyder:
at vi skal forholde os til Danmarks andel af bl.a. den internationale fly- og skibstransport og bidrage til at nedbringe klimagasser fra disse transportformer, også selvom de ikke er med i FN-måden at opgøre vores forpligtigelser på.
at vi skal holde os inden for Danmarks andel af verdens bæredygtige biomasse-ressourcer.
at vi skal bidrage med vores andel af både fleksibilitetsydelser og reservekapacitet på el-net- tet i en europæisk sammenhæng.
2 Metode
De tidligere arbejder med energiscenarier i IDA peger på, at for at kunne finde de mest hen- sigtsmæssige tekniske og samfundsøkonomiske løsninger, er det afgørende at anlægge en helhedsbetragtning på energisystemet – også formuleret som ”det smarte energisystem”.
Ved en sådan helhedsbetragtning har man fokus på, hvordan de forskellige sektorer kan hjælpe hinanden og på, hvor der er synergier, så man kan finde frem til de bedste og de billig- ste løsninger.
Illustration af det smarte energisystem, hvor der er fokus på sektorintegration og synergier med det formål at finde frem til de bedste og de billigste løsninger. (Se video på her www.energyplan.eu/smartenergysystems)
IDAs forslag er gennemregnet i energisystemanalysemodellen EnergyPLAN, som har særlig fokus på at kunne analysere synergier i det smarte energisystem. Således gennemregner mo- dellen timebalancer for de forskellige sektorer og energilagre samtidigt med, at der er fokus på, hvordan energi kan konverteres mellem sektorernes forskellige energibærere og lagermu- ligheder.
IDAs Klimasvar er gennemregnet på energisystem, analysemodellen EnergyPLAN, som med fokus på det smarte ener- gisystems fordele foretager timesimuleringer med fokus på sektorintegration og energilagring (Lund & Thellufsen, 2019) Det smarte energisystem tager udgangspunkt i, at der er meget store prisforskelle på om energi lagres som el, varme, køling, gas eller flydende brændsel. Der er derfor store omkostningsreduk- tioner forbundet med at sikre, at energien lagres på en hensigtsmæssig måde. Tilsvarende har det stor betydning for omkostningerne til infrastruktur i form el-, gas- og fjernvarmenet.
De detaljerede energisystemanalyser gør, at ubalancer kan kvantificeres og at løsningsforslag i form af forskellige former for energikonvertering og lagring kan gennemregnes.
IDAS Klimasvar har opstillet og gennemregnet en model for årene 2020, 2030 og 2045.
2.1 Modellering af Danmark 2020 – ENS2020
Modellen for 2020 er baseret på Energistyrelsens 2018 basisfremskrivning med enkelte juste- ringer. CO2-emissionen for energi- og transport sektorerne ender på ca. 30 Mt CO2 svarende til lidt under niveauet i den seneste statistik for 2017. Modellen er et bud på, hvordan 2020 for- ventes at blive – dog før indflydelsen fra Corona-krisen.
2.2 Modellering af IDAs Klimasvar 2030
Modelleringen af IDAs Klimasvar er gjort med udgangspunkt i de tidligere modeller og analyser i IDAs Energivision for årene 2035 og 2050. Dog er der foretaget følgende justeringer i grundla- get:
Udviklingen i transportens energibehov er erstattet med Energistyrelsens seneste basisfrem- skrivning fra 2019 (BF2019) (Energistyrelsen, 2019b).
Elforbruget er øget med et forventet elforbrug til store datacentre på 7 TWh i 2030 stigende til 10 TWh i 2045, hvorefter der er et sammenligneligt elforbrug med BF2030.
Udover disse justeringer af energibehovet, er en række af de tidligere forslag forøget eller frem- rykket for at kunne nå målet om 70 pct. reduktion i 2030 og ønsket om 100 pct. vedvarende energi og CO2-neutralitet i 2045.
Det er værd at være opmærksom på, at BF2019 fremskriver en række ændringer i energisyste- met, som forventes at være realiseret i 2030 med nuværende lovgivning og initiativer. Som følge heraf forholder fx Klimarådet i deres anbefalinger sig alene til de yderligere initiativer og inve- steringer, der skal til ud over basisfremskrivningen for at opnå en realisering af 70 pct. målsæt- ningen. På det punkt er IDAs Klimasvar anderledes.
IDAs Klimasvar indeholder alle teknologiske ændringer og investeringer hele vejen fra da- gens 2020 energisystem til en realisering af 70 pct. målsætningen i 2030 samt fuld klima- neutralitet i 2045.
Det gør vi for at kunne vurdere alle omkostninger og alle konsekvenser ift. CO2 -reduktioner og beskæftigelse for hele ændringen af Danmarks energisystem, også de der allerede er politisk besluttede og derfor indeholdt i Energistyrelsens fremskrivning.
2.3 Modellering af 100 pct. VE og klimaneutralitet i 2045
IDAs Klimasvar er publiceret i to omgange. I første omgang (maj 2020) blev der ikke foretaget en ny konkret modellering og analyse af år 2045. I stedet blev det gennemregnede forslag fra IDAs Energivison for året 2050 brugt som pejlemærke. I denne nye opdaterede version IDAs Klimasvar 2045 (juni 2021) er der udarbejdet et nyt gennemregnet forslag. Forslaget ligger i naturlig forlængelse af IDAs Energivision for 2050. Dog er det nu målet, at realiseringen frem- rykkes til 2045, samt at der som følge heraf foretages visse justeringer. En af de væsentligste er, at det forventes, at andelen af direkte elektrificering af transporten bliver højere end i IDAs Energivision. Herudover er der gået mere i detaljen med biomasseanvendelsen, og hvordan energisektoren spiller sammen med de øvrige sektorer i forhold til at opnå fuld klimaneutrali- tet.
I opgørelsen af investeringsomfanget er IDAs Klimasvar 2045 sammenlignet med en reference defineret med udgangspunkt i forslaget for 2030 på følgende måde:
1) Udgangspunktet har været IDA2030. Dermed reflekterer teknologisammensætningen og mængden af vindmøller et scenarie på ca. samme stadie som foreslået i IDA2030.
2) Behovene er fremskrevet i overensstemmelse med princippet for IDA2045, bare ikke med ekstra besparelser. Det betyder konkret:
a. Varme: Det samlede varmeforbrug øges fra 46.16 TWh i 2030 til 49.33 TWh, hvil- ket reflekterer en stigning pga. nybyggeri. Udbygningen af varmebehovet er sket ligeligt i alle varmeområder (fjernvarme og individuel varme).
b. Elforbrug øges fra samlet set 43.87 TWh i 2030 til 46.10 TWh, hvilket reflekterer et øget klassisk elforbrug, flere datacentre og færre besparelser.
c. Industri antages at være ens med 2030 scenariet. Dette gælder både for el, varme, køling og brændsel til industri.
d. Transportbehovet ændres, ved at antage de samme vækstrater som i 2045 sce- nariet, men at andelen mellem de enkelte drivmidler er sammenlignelig med 2030 scenariet. Det gør, at der totalt set er ca. 1,4 mio elbiler og 0,4 mio hybridbi- ler i 2045 referencen. I modsætning til IDA2030 er her også indregnet internati- onalt fly og transport, som øger det samlede transportbehov.
3) Samlet set giver dette et højere elforbrug i systemet. Der er derfor tilføjet 1300 MW ter- miske kraftværker, for at sikre samme balance mellem import og eksport, som IDA2030 scenariet er designet efter.
4) Omkostningerne er vist i appendiks A.
2.4 Opgørelse af de samfundsøkonomiske omkostninger
Anlægsomkostninger, levetider og drift- og vedligeholdelse er som udgangspunkt baseret på Energistyrelsen og Energinets Teknologikatalog. I omkostningsopgørelsen er de omregnet til en årlig udgift baseret på en samfundsøkonomisk kalkulationsrente på 3 pct. Hvor omkostnin- ger ikke foreligger i Teknologikataloget, eller hvor andre omkostninger er mere relevante, er det angivet under de enkelte afsnit. Mht. brændselspriser og håndteringsomkostninger er anvendt Energistyrelsens seneste fremskrivning for 2030 priser (oktober 2019) (Energistyrelsen, 2019d).
Naturgas ”handling costs” er ekskl. sunk cost således, at det så vidt muligt afspejler mulighe- derne for at spare givet, at der er investeret i gasnettet. De konkrete tal fremgår af appendiks A.
Energistyrelsen forventer en gennemsnitlig samfundsøkonomisk elpris på 50,94 EUR/MWh i 2030. I timesimuleringerne af IDAs Klimasvar er der taget udgangspunkt i prisvariationer på det nordiske el-marked Nord Pool Spot i 2013 (samme år der anvendes vind- og soldata fra), som er justeret til, så gennemsnitsprisen bliver 51 EUR/MWh. Herudover regner modellen med en vis priselasticitet således, at stor eksport af strøm fra Danmark reducerer prisen, og stor import øger prisen i den enkelte time.
2.5 CO2-emission fordelt på forbrugssektorer
I IDAs klimasvar er CO2-emissionen fordelt på forbrugssektorer. I den forbindelse er anvendt følgende principper:
Den enkelte sektors forbrug af biogas hhv. naturgas er fordelt efter det samme forhold som for hele energisystemet, dvs. ca. 52 pct. er naturgas og resten er biogas i 2030. Der er i 2030 anvendt gas i industri, kraftvarme og kraftværker.
Den enkelte sektors CO2-emission fra produktion af el er fordelt efter, hvordan den samlede mængde el er produceret i det samlede energisystem. Dvs., der er en mindre CO2-emission hidrørende fra naturgas i kraft- og varmeværker i 2030 og en noget større emission i 2020.
Disse principper har alene at gøre med, hvordan den samlede CO2-emission fordeles på sek- torerne. For 2045 er det mere simpelt, idet der ikke mere optræder fossile brændsler.
3 CO
2-reduktioner og opgørelser nu og i fremtiden
IDAs Klimasvar omfatter ikke alle emissionssektorerne. Vi har afgrænset os til energi og trans- port (figur 1). Det betyder, at vi har defineret en sammenhæng, hvor de andre sektorer også bidrager til opfyldelsen af den samlede målsætning. Ud over energi og transport drejer det sig om industrielle processer, landbrugets arealanvendelse samt øvrigt, som blandt andet omfat- ter affaldsdeponi og spildevandsrensning.
3.1 IPCC’s regler for beregning af CO2-emissioner
Opgjort efter de seneste regler (hvor arealanvendelsen LULUCF skal medregnes) var klimagas- emissionen i 1990 75,7 Mt. Med en 70 pct.’s reduktion skal den nedbringes til 22,7 Mt i 2030.
IDAs Klimasvar forudsætter, at de andre sektorer reducerer fra en forventet emission på 17 Mt i 2020 til 11,7 Mt i 2030. Målet for energi og transport bliver således, at en forventet emission i 2020 på 30 skal reduceres til ca. 11 Mt i 2030. Ved fastlæggelsen af denne fordeling er der skelet til resultaterne af og løsningerne fra de mange erhvervsklimapartnerskaber, der afleverede de- res løsningsforslag i marts 2020.
For 2045 er målet for energi og transport, at CO2-emissionen bringes helt ned til nul målt efter FN-opgørelsesmetoden. Som forklaret i det følgende vil der dog være et klimagasbidrag fra fly udover selve CO2-emissionen. Det er derfor yderligere målet for 2045, at der etableres grundlag for via sink i form af biochar og CCS til at kompensere for dette samt yde et bidrag til tilsva- rende kompensering af klimagasser fra de øvrige sektorer.
Regeringens målsætning om en 70 pct.’s reduktion i CO2-emissionen i 2030 (målt ift. 1990) er defineret iht. regler fastsat af International Panel on Climate Change (IPCC). For det enkelte land medregnes iht. Kyoto og UNFCCC forpligtelserne den CO2-udledning, som direkte kan henføres til aktiviteten i det gældende land. Ift. energisystemet gælder det fx stationære an- læg og indenrigstransport i landet, hvorimod international transport ikke medtages i lande- opgørelserne. International transport dækker her international land-, fly- og søtransport.
Emissionerne for fossile brændsler henføres til det land, hvori de afbrændes, mens det for bio- masse gælder, at emissionerne skal henregnes til det land, som biomassen stammer fra. Emis- sionerne indgår som en del af punktet LULUCF. LULUCF er en forkortelse for Land Use, Land Use Change and Forestry. Det betyder, at der ingen emission skal medregnes for importeret biomasse, samt at emissionen fra indenlands biomasse er med i landets opgørelse af LULUCF.
IDAs Klimasvar udregner CO2-emissionen efter UNFCCC metoden, så der direkte kan sam- menlignes ift. opfyldelsen af 70 pct.’s målsætningen. Dvs., at emissionerne fra den danske an- del af international transport og importeret biomasse ikke er medtaget. Opgjort på denne måde er CO2-emissionerne vist i figur 8 fordelt på brændsel. For 2045 scenariet er opgørelsen nul.
Figur 8. CO2-emissioner fordelt på brændsler opgjort efter FN-opgørelsesmetoden.
IDAs Klimasvar peger dog på, at Danmark allerede nu bør forholde sig til international transport, samt mængden og typen af biomasse vi anvender i vores energisystem. Der er derfor her fore- taget to regnestykker, hvor betydningen af disse to punkter er illustreret.
3.2 CO2-emissioner fra biomasse
I det første regnestykke er vist, hvordan CO2-emissionerne ser ud, hvis der indregnes et CO2- bidrag opgjort efter den såkaldte ”Cradle-to-gate”-metode set i en 100 års tidshorisont.
Opgørelsen er gjort med udgangspunkt i tabel 4-4 side 105 i rapporten Carbon footprint of bio- energy pathways for the future Danish energy system (SDU & COWI, 2014). Ud fra denne rap- port, samt samtaler med Henrik Wenzel (SDU) om fortolkning af tallene inkl. seneste justeringer, er anvendt følgende CO2-emissions faktorer for biomasse:
For biogas og biogent affald er anvendt faktoren 0. For biogas vil faktoren være negativ, som følge af de positive effekter biogas har i landbruget. Her forudsættes disse dog med- taget under landbrugssektoren.
For afbrænding af halm er der regnet med en faktor på 11 kg CO2 pr. GJ. Når faktoren ikke er nul, er det et udtryk for, at halm alternativt ville være nedmuldet, og at en del af kulstof- fet derved vil blive bevaret som humus i jorden. Hvis halm bruges til biogas, er faktoren 3- 4 kg CO2 per GJ.
For træflis fra danske skove er der tilsvarende regnet med en faktor på 0,02 kg CO2 pr. GJ.
Det er forudsat, at der er tale om udtynding, der alternativt ville rådne i skovbunden, men her ender en væsentlig mindre del som kulstof i jorden.
Importeret træpiller og træflis afhænger af, hvor det stammer fra, og i rapporten angives værdier mellem 0 og 200. Ifølge modellerne bag SDU & COWI-studiet fra 2014 vil det ligge i området 30-40 kg CO2 pr. GJ, mens andre kilder mener, det bør ligge på et niveau af 9-17 kg CO2 pr. GJ. Her er valgt 25 kg CO2 pr. GJ.
7,1 17,8
8,8 5,1
0 5 10 15 20 25 30 35
2020 2030 IDA Klimasvar
Naturgas Olie Kul
Det skal understreges, at især de to sidste værdier er behæftet med store usikkerheder, idet de afhænger af oprindelsen af træressourcer. Der er også studier, der viser, at hvis man gennem skovdrift kan undgå metanudslip i en oprindelig urskov, vil det have en stor positiv effekt. Det vurderes dog ikke umiddelbart, at træpiller, der importeres til Danmark, vil stamme fra skov, der alternativt ville have ligget urørt som urskov.
Resultatet er vist i figur 9. Opgjort på denne måde udgør CO2-bidraget fra biomasse i størrelses- ordenen 1,9 Mt i 2020 (søjle 1) faldende til 1,2 Mt i 2030, hvis biomassen til de store kraft/varme- værker forsat importeres (søjle 2). Hvis der aktivt prioriteres kun at aftage træpiller/flis fra udtyn- dingstræ/ammetræ fra bæredygtig skovdrift, vil bidraget kunne sænkes til i størrelsesorden det halve, dvs. 0,4 Mt i 2030 (søjle 3).
Figur 9. Emissioner fordelt på brændsler ”Cradle-to-gate” i en 100 års tidshorisont
3.3 Den danske andel af den internationale transport
I det næste regnestykke er indflydelsen af international transport forsøgt illustreret. Princippet fra IDAs Energivision er at afgrænse transportsektoren på en måde, at hvis alle andre lande gør det samme, vil vi få hele verdens energiforbrug med en gang og kun en gang. Her er der, til at illustrere pointen, anvendt Energistyrelsens tal for international luftfart, som i 2020 er opgjort til forventet 41,6 PJ stigende til 44,1 PJ i 2030. Yderligere er der tillagt et tilsvarende brændselsfor- brug til den danske andel af international skibstransport på 24,9 PJ. I appendiks B er der nær- mere redegjort for valget at disse tal.
Ud over selve CO2-emissionen har fly også andre klimaeffekter. Det drejer sig bl.a. om NOx’er og contrails fra vanddamp (de hvide striber efter flyene) udledt i de øvre atmosfærelag.
Der er store forskelle på de enkelte flyvninger. Drivhusgasemissionen for et propelfly i lav flyve- højde vil næsten kun bestå af CO2, mens et interkontinentalt jetfly fra Europa til Nordamerika vil
7,1 17,8
8,8 8,8
5,1
1,8 1,8
-
- -
1,9
1,2
0 5 10 15 20 25 30 35
2020 2030 IDA Klimasvar 2030 IDA Klimasvar prioriteret CO2equivalenter
Import træpiller Træflis
Halm Affald Biogas Naturgas Olie Kul
flyve i stor højde i arktiske områder, hvor grænsen til de øvre atmosfærelag ligger lavest og der- med har en drivhusgaseffekt, der er adskillige gange større end den, der kommer fra CO2. Det er et felt, hvor der er store forskningsmæssige usikkerheder. Den tyske organisation Atmosfair, der sælger kompensationer for flyrejser, har gjort et omfattende arbejde for at kortlægge dette fænomen, så man som flyrejsende kommer til at kompensere den fulde mængde drivhusgas- ser. Deres model går ud fra, at flyvning under 9.000 m’s højde kun har CO2-klimaeffekter, mens flyvning over 9.000 m har non-CO2-klimaeffekter, der er dobbelt så store som CO2-effekten – altså en faktor 3. Her er beregningerne vist med en antagelse om en faktor 1 for national og en faktor 2 for international luftfart. Med disse forudsætninger er regnestykket vist i figur 10.
Figur 10. Emissioner fra brændsler og international skibs- og luftfart, dansk andel
Uden tiltag vil international luftfart bidrage med i størrelsesordenen 6-7 Mt i 2030. Hvis der gen- nemføres tiltag (som beskrevet senere) til at dæmpe væksten, erstatte flybrændstof med elek- trobrændstof eller bæredygtigt biobrændstof samt reducere flyvehøjden, vil bidraget kunne sænkes til fx 4-5 Mt i 2030. Det sidste forudsætter (som beskrevet senere) dog et indgående internationalt samarbejde.
Ovenstående regnestykker er, som beskrevet, behæftet med en vis usikkerhed, men de viser pointen om, at Danmark bør forholde sig til forhold omkring egne udledninger, der ikke er in- kluderet i 70 pct.’s målsætningen. IDAs Klimasvar inddrager disse forhold på følgende måde:
1. IDAs Klimasvar tager fat i biomasseproblematikken ved at fokusere på:
at Danmark nedbringer sin afhængighed af afbrænding af biomasse,
omlægger til primært indenlandske biomasse-ressourcer med prioritet til biomasse med lave CO2-emissioner, samt
forbereder Danmark på at begrænse os til Danmarks andel af mængden af et globalt bære- dygtigt biomasseforbrug.
2. IDAs Klimasvar medtager anbefalinger til, hvordan Danmark kan nedbringe CO2-emissio- nerne på den internationale transport allerede i 2030 og på sigt gøre den CO2-neutral i 2045.
7,1 17,8
8,8 8,8
5,1
1,8 1,8
1,8
1,8 1,8
6,2
6,5 4,6
0 5 10 15 20 25 30 35 40
2020 2030 uden tiltag 2030 - med tiltag
CO2equivalenter International luftfart
International Skibsfart Naturgas
Olie Kul
4 IDAs forslag opdelt på fire forbrugssektorer og fem tværgående temaer
I det følgende beskrives IDAs forslag opdelt på fire forbrugssektorer og med fokus på fem tværgående temaer.
Varme: Opvarmning af bygninger
Industri: Service, erhverv, tung industri inklusive Nordsøen Transport: Person og godstransport inklusive fly og skibe.
El: Primært det "klassiske elforbrug", idet nyt elforbrug til varme, transport og industri medta- ges under de respektive sektorer i form af vindkraft. Sektoren inkluderer den overordnede ind- regulering og udveksling med el.
Energieffektivitet: Herunder opfyldelsen af EU's energieffektiveringsdirektiv.
Sektorintegration: Inklusive energilagring, konvertering og elektrificering samt integration med el-, gas- og fjernkøling-nettene samt PtX.
Biomasse: Med fokus på opfyldelsen af kravet om bæredygtig biomasse.
Vedvarende energi: Hvilke former for VE og hvor meget.
Teknologiske udfordringer: Oplistning af de vigtigste teknologiske udfordringer med fokus på, hvordan vi som samfund forbereder os på tiden efter 2030. Her fremhæves også vigtige ek- sport potentialer.
De enkelte sektorer vurderes herefter på følgende parametre:
Bidrag til CO2-reduktionsmålsætningen (Mt CO2/år).
Den samfundsøkonomiske omkostning herunder sektorens gennemsnitlige CO2-redukti- onsomkostning (DKK/ton CO2).
Endelig oplistes en række forslag til centrale virkemidler for hver sektor. Listen over virkemidler skal ikke betragtes som en udtømmende liste, der korresponderer én til én med en realisering af IDAs Klimasvar. Listen skal ses som et idekatalog, der supplerer andre gode forslag, som er bragt i spil af klimaerhvervspartnerskaberne, Klimarådet og andre deltagere i debatten om en dansk klimahandlingsplan.
IDAs virkemiddelforslag har særlig opmærksomhed på, hvad der er vigtigt for at sikre folkelig opbakning og en hensigtsmæssig teknologisk udvikling ift. en god udnyttelse af Danmarks styrkepositioner og potentialer for industriel udvikling og arbejdspladser. Forslagene har der- for fokus på:
At udnytte teknologiske styrkepositioner og skabe arbejdspladser.
At fremme en teknologiudvikling, der kan bringe os videre efter 2030.
At sikre energieffektivitet bl.a. iht. EU's energieffektiviseringsdirektiv.
At tilstræbe, at vi opnår 70 pct.’s målsætningen på en samfundsøkonomisk effektiv måde.
At sikre en bred folkelig inddragelse i gennemførelse af de politiske målsætninger.
De fire forbrugssektorer
De fem tværgående temaer
IDAs KLIMASVAR
Oversigt over IDAs Klimasvar
IDA 70 pct. 2030 -
Oversigt Varme Industri Transport Elektricitet
Energieffektivitet (opfyldelse af EU's energieffektivise- ringsdirektiv).
- Besparelser i alle bygninger (12 pct. i 2030 og 30 pct. i 2045)
- Gradvis omlægning til 4G fjernvarme (halvt i 2030, helt i 2045)
- Anvendelse af bygningsregle- mentets renoveringsklasser som mål for renovering.
- Besparelser og effektivi- seringer på 12 pct. i 2030 (24 PJ inkl. effektiviserin- ger i el, varmepumper, fjernvarme og fjernkø- ling) og 32 pct. i 2045.
- Besparelser i datacentre (5 pct. af el).
Afdæmpning af vækst i personbil km ift. vækst i basisfrem- skrivningen (1,6 pct./år i stedet for 2 pct./år.
- Omlægning af person-km. fra biltransport (2 pct.) og fly (10 pct.) til tog og kollektiv trafik nationalt i 2030. I 2045 yderligere fra biltransport (25 pct.) og fly (87 pct.) - Omlægning af person-km. fra biltransport (2 pct.) til cyk-
ler i 2030 og yderligere (5 pct.) i perioden mod 2045.
- Omlægning af person-km. fra international flytransport (17 pct.) til international togtransport i 2045.
- Afdæmpe væksten i brændselsforbrug med 10 pct. i na- tionale og internationale fly.
- 10 pct. besparelser i det ”klassiske elforbrug” i 2030 (20 pct. i 2045).
Sektorintegration (lager, konvertering og elektrificering).
- Olie- og gasfyr afvikles inden 2030 og erstattes med fjern- varme og individuelle varme- pumper
- Fjernvarme udvides til 63 pct.
af varmebehovet, primært på bekostning af naturgasområ- der
- Individuelle varmepumper, primært udenfor eksisterende naturgasområder
- Overskudsvarme fra industri og datacentre
- Overskudsvarme fra elektroly- seanlæg
- Fjernvarme til biogasanlæg og industri
- Store varmelagre, særligt i større fjernvarmenet.
- Omlægning til fjern- varme (7 PJ i 2030 og 12 PJ i 2045)
- Fjernkøling med køle- lagre (3 PJ i 2030 og 5 PJ i 2045)
- Varmepumper for reste- rende rumvarmebehov (3,5 PJ i 2030 og 7 PJ i 2045)
- El erstatter fossil (17 PJ inkl. varmepumper) - 300 MW offshore vind
erstatter 3,5 TWh Natur- gas på boreplatformene i 2030 og indgår i elforsy- ningen i 2045.
- Benzin og diesel til biler reduceres fra nu 102 PJ til 59 PJ svarende til, at antallet reduceres fra 2,6 til 1,5 -2 millioner biler i 2030 og ingen i 2045.
- 1,3 mio. elbiler eller plug-in-hybridbiler i 2030 og 3,3 mio.
elbiler i 2045.
- 35 pct. af busser og 30 pct. af varevogne på batteridrift eller plug-in-hybrid i 2030 og tilsvarende 75 pct. af bus- ser og 100 pct. af varevogne i 2045.
- 20 pct. af brændselsforbruget i motorcykler og i forsvaret på el i 2030 og 50 pct. i 2045.
- 5 pct. lastbiler på batteridrift eller plug-in-hybrid og 5 pct. af lastbiler direkte el i 2030 (e-roads). 35 pct. lastbiler på batteridrift, og 400 km e-roads i 2045.
- 20 pct. elektrofuels (DME/metanol) til lastbiler og vare- vogne (9,8 PJ) i 2030. 10 pct. brint og 55 pct. elektrofuels til lastbiler i 2045.
- 10 pct. ammoniak til skibe i 2030 (0,6 PJ). Al indenrigs og 10 pct. af udenrigs færgetransport på el i 2045. Resten på ammoniak og elektrofuels.
- 2 pct. eletrofuels (jetfuel) til nationale fly (0,3 PJ) i 2030. I 2045 dækkes i alt 14 pct. af international flytransport af el
- Indregulering af vind, sol og bølgekraft med varme- pumper og elektrolysean- læg fra de andre sektorer - Nedlæggelse af kulkraft-
værker
- Fokus på nedregulering af eksisterende biomasse- værker, når der er over- skud af el-produktion fra vind-, sol- og bølgekraft - Bevarelse af decentrale
gasfyrede kraftvarmevær- ker samt opførelse af nye gasfyrede kraftvarmevær- ker for at sikre effekt.
dygtigt niveau) Affald reduceres til fordel for gen- brug/genanvendelse.
- Træflis og halm i fjernvarme- kedler i 2030. Gradvis over- gang til biogas i 2045
- Træpiller til et mindre antal in- dividuelle fyr.
sile brændsler
- 8 PJ Biogas i 2030 og 12 PJ i 2045 erstatter fossilt fossile brændsler.
fuels) i 2030 og ca. 2000 MW i 2045 fordelt på forgas-
ning, HTL og Pyrolyse. PJ i 2045
- Træflis og halm i kraftvar- meværker og fjernvarme- kedler i 2030, dog primært opgraderet biogas i 2045.
Vedvarende energi -
- 800 MW vindmøller til indivi- duelle varmepumper i 2030 og i 2045
- 8-9 PJ-solvarme til individu- elle boliger til supplement af varmepumper
- 500 MW / 13-14 PJ geotermi til fjernvarme i 2030, stigende til 1.000 MW i 2045
- 500-600 MW vindmøller til store varmepumper i fjernvar- men i 2030 og i 2045
- 6-7 PJ-solvarme til fjernvarme i 2030 stigende til 7-8 PJ i 2045.
- 300 MW vindmøller til boreplatforme i 2030, som indgår i den almin- delige elforsyning i 2045.
- 2.700 MW off-shore vind i 2030 og 9750 MW i 2045 til el
køretøjer, CO2-capture og elektrolyse. - 130 MW bølgekraft.
- 5.000 MW i 2030 og 10.000 MW i 2045 solceller på store tage (nu 1.000 MW).
- Mindst 4.800 MW i 2030 og 5000 MW i 2045 on- shore vindkraft onshore (nu 4.200 MW).
- 6.630 MW i 2030 og ca.
14000 MW i 2045 vindkraft offshore (nu 2.000 MW).
Teknologiske udfor-
dringer - Store sæsonvarmelagre, sær- ligt i fjernvarmeforsyningen - Geotermi
- Overgang til 4G fjernvarme systemer
- Overskudsvarme fra datacen- tre og elektrolyseanlæg til fjernvarme.
- Integration af datacentre i fjernvarmesystemet - Produktionsomlægnin-
ger i industrien til el, bio- masse og biogas.
- Storskala intelligent opladning af elkøretøjer - E-roads til lastbiler med delvis batteridrift
- Fra simpel årlig roadpricing til avanceret GPS-baseret roadpricing
- Elektrolyseanlæg med fleksibel drift (fuldlasttid på cirka 50 pct.), herunder mere effektiv elektrolyse (SOEC) - Integrerede fleksible elektrofuels-produktioner med,
store brintlagre, Carbon Capture anlæg, CO2-lagre og ke- misk syntese (DME, Metanol, Ammoniak), herunder op- skalering
- Storskala forgasning af biomasse, pyrolyse og HTL.
- Fleksibel drift af eksiste- rende biomasse kraftvar- meværker
- Bølgekraft (vindmøller som alternativ)
- Intelligent integration af vind og sol i elnettet (her- under placering af nye an- læg og undgå unødigt ud- bygning af elnettet) - Anvendelse af halm til bio-
gas.
5 Varme
Varmesektoren omfatter opvarmning af bygninger i Danmark. Det nuværende nettovarme- behov er opgjort til 181 PJ (50,38 TWh) i 2020. Frem mod 2030 forventes en forøgelse af netto- varmebehov på lidt over 8 PJ (2,35 TWh) som følge af nybyggeri. Tilsvarende forventes en yder- ligere forøgelse frem til 2045 på 11 PJ (2,9 TWh). Hertil kommer yderligere et mindre behov i forbindelse med udvidelser af fjernvarmenettet fra varmebehov, der i 2020 er medtaget under industri, som bliver tilsluttet fjernvarmen.
5.1 Energieffektivitet og varme
Som redegjort for i IDAs tidligere energiplaner og bekræftet af en række rapporter (Henrik Lund et al., 2014; Mathiesen et al., 2016; EA Energianalyse, 2018) er det samfundsøkonomisk fordelag- tigt at nedbringe varmeforbruget i forbindelse med renovering af eksisterende boliger. Konkret foreslås her en 30 pct.’s besparelse frem mod 2045. Den bedste og billigste måde at gennemføre disse besparelser på er løbende i forbindelse med renoveringer. IDAs Klimasvar regner derfor med en besparelse på 1,2 pct. årligt, svarende til 12 pct. i 2030.
Energirenovering er afgørende ikke kun for at nedbringe varmebehovet, men også for at forbe- rede bygningerne til lavtemperatur fjernvarme og dermed overgangen til 4. generations (4G) fjernvarmeforsyning (H. Lund et al., 2014). 4G fjernvarme sparer på grund af lavere temperatur nettab i fjernvarmeledningerne, men endnu vigtigere gør dette tiltag, at fjernvarmeforsyningen bliver markant mere effektiv. Lavere temperaturer øger effektiviteten på de fremtidige kilder til grøn varme såsom: Solvarme, varmepumper, kraft/varme, geotermi samt overskudsvarme fra industri og datacentre. I den forbindelse er det derfor afgørende, at man ved energirenovering af boligerne har fokus på såvel at nedbringe varmebehovet som at sænke kravet til, hvilken temperatur fjernvarmevandet eller varmepumpen skal forsyne med (Mathiesen et al., 2016).
5.2 Sektorintegration og varme
IDAs tidligere energiplaner samt øvrige analyser og rapporter (bl.a. varmeplan Danmark) (Dyrelund et al., 2008), peger på det samfundsøkonomisk hensigtsmæssige i, at omlægge Dan- marks ca. 500.000 huse med individuelle olie- eller naturgasfyr til enten fjernvarme eller indivi- duelle varmepumper samt i den forbindelse at udvide fjernvarmeområdet med henblik på dels at kunne anvende mere overskudsvarme og dels at kunne tilføre det samlede system bedre fleksibilitet ift. indregulering af el-sektoren. I forbindelse med såvel udnyttelsen af overskuds- varme som tilvejebringelse af fleksibilitet er store varmelagre et afgørende (og i systemsam- menhæng et meget omkostningseffektivt) element.
Konkrete tiltag
- Besparelser i alle bygninger (12 pct. i 2030 og 30 pct. i 2045).
- Gradvis omlægning til 4G fjernvarme (halvt i 2030, helt i 2045).
- Anvendelse af bygningsreglementets renoveringsklasser som mål for renovering.
5.3 Biomasse og varme
IDA foreslår de eksisterende biomasse-kraft/varmeværker videreført til 2030 (Se afsnittet om el), men gradvist suppleret af store varmepumper, geotermi mv. Desuden anvendes der biomasse (halm og træflis) i fjernvarmekedler og lignende. Efter 2030 frem mod 2045 reduceres anven- delse af halm og træflis i kedler og kraft- og kraft/varmeværker i takt med at de nuværende anlæg ophører. Dog anvendes der fortsat en mindre mængde affald samt en mindre andel sær- ligt tungt fast biomasse i affalds kraft/varmeværker.
Fjernvarmebidraget fra affaldsafbrænding regnes reduceret fra de nuværende ca. 40 PJ til 13 PJ, så energiudnyttelsen ikke står i vejen for mere genbrug og genanvendelse. Dog medregnes der et bidrag på 14 PJ fra organisk affald som input til biogasproduktion (Se afsnittet om bio- masse).
5.4 Vedvarende energi og varme
Generelt foreslås der en grøn varmeforsyning. Det betyder dels, at der bør etableres vindkraft svarende til elforbruget i de individuelle såvel som de store varmepumper, og dels at fjern- varme baseres på enten overskudsvarme eller vedvarende energi.
Konkrete tiltag
- Træ, affald og biogas i kraft/varmeværker.
- Træflis og halm i fjernvarmekedler.
- Træpiller til et mindre antal individuelle fyr.
Konkrete tiltag
- 800 MW vindmøller til individuelle varmepumper i 2030 og i 2045.
- 8-9 PJ-solvarme til individuelle boliger til supplement af varmepumper.
- 500 MW / 13-14 PJ geotermi til fjernvarme i 2030 stigende til 1000 MW i 2045.
- 500-600 MW vindmøller til store varmepumper i fjernvarmen i 2030 og i 2045.
- 6-7 PJ-solvarme til fjernvarme i 2030 og 7-8 PJ i 2045.
Konkrete tiltag
- Olie- og gasfyr afvikles inden 2030 og erstattes med fjernvarme og individuelle varme- pumper.
- Fjernvarme udvides til 63 pct. af varmebehovet, primært på bekostning af naturgasom- råder.
- Individuelle varmepumper, primært udenfor eksisterende naturgasområder.
- Overskudsvarme fra industri og datacentre.
- Overskudsvarme fra elektrolyse anlæg.
- Fjernvarme til biogasanlæg og industri.
- Store varmelagre, særligt i større fjernvarmenet.
Figur 11 viser udviklingen i fordelingen af varme på besparelser, fjernvarme og individuelle ked- ler og varmepumper.
Figur 11. Udviklingen i varmebehov
Figur 12 viser udviklingen i fordelingen af fjernvarmeproduktionen.
Figur 12. Udviklingen i fjernevarmeproduktionen 17,7
2,8
15,5 15,1
29,9 31,0
28,9
7,5 8,5
6,8
6,0 15,1
0 10 20 30 40 50 60 70
2020 2030 2045
TWh
Varmebesparelser Tab I fjernvarmenet Fjernvarme
Individuelle varmepumper Individuelle kedler
1,0 1,6 2,1
1,7 3,8
3,0 8,7
0,4 3,5
1,0
3,5
5,0
8,1
2,7
3,6 14,9
10,9 1,7 3,0
9,3 9,5
10,6
2,81,4 0,2
0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0 40,0 45,0
2020 2030 2045
TWh
Elkedler
Brændselskedler Varmepumper Kraftvarme
Affaldsforbrænding Datacentre
Elektrolyse m.v.
Industriel overskudsvarme Geotermi
Solvarme
5.5 Teknologiske udfordringer i omstillingen af varmesektoren
Generelt er varmesektoren karakteriseret ved, at de fleste teknologier er velkendte og afprø- vede. De største udfordringer, og dermed behov for forskning og udvikling, forventes at være i forbindelse med storskala-udnyttelsen af følgende teknologier:
Store sæson varmelagre, særligt i fjernvarmeforsyningen.
Geotermi.
Overgang til 4G fjernvarme systemer.
Overskudsvarme fra datacentre og elektrolyseanlæg til fjernvarme.
5.6 Virkemidler der fremmer omstillingen af varmesektoren
Bygningsreglementet (BR) skal fremover adskille forbrug og produktion, have mere fokus på adfærd og mere fokus på bygningsmaterialer. BR skal have fokus på klimaskærmen og i kombination med andre politikområder sikre en effektiv varmeforsyning baseret på vedva- rende energi:
o For opnå ”energieffektive bygninger” bør der i BR stilles krav om et maksimalt varmeforbrug (kWh/m2) for eksisterende bygninger, evt. opdelt for bygningsty- per og aldersgrupper. Varmeforbruget i bygninger generelt skal reduceres med over 1,5 pct. pr år.
o Bygningsreglementets renoveringsklasser skal aktiveres og anvendes i forhold til minimumskrav, tilskud m.v.
o Solceller, varmepumper og anden forsyning må ikke tælle med som forbedringer i klimaskærmen.
o BR skal – adskilt fra kravene til klimaskærmen – stille krav til effektiviteten af var- meforsyningen, som sikrer udfasning af olie og gas og fremmer fjernvarme og varmepumper. Kravene til forsyningen skal også sikre, at bygningerne spiller godt sammen med varmeforsyningen. Den ”energieffektive bygning” bør have fokus på god afkøling mod lavtemperatur varmeforsyning (55 C frem/25 C retur), hvilket giver bedre mulighed for at bruge fjernvarme og varmepumper effektivt.
o Energimærket for bygninger skal digitaliseres og indeholde specifikke data for energiforbrug og indeklima, samtidig med, at det skal gøres tilgængeligt for håndværkere, energikonsulenter og energiforsyningsselskaber, så de kan give god rådgivning af bygningsejere i forhold til energibesparelser.
o Både bygningens energiforbrug, bedre afkøling og lavtemperatur varmeforsy- ning hænger sammen med beboernes adfærd. Der er brug for at det aktuelle energiforbrug er kendt, og at der er samspil mellem forbrug og forsyning ”smart buildings”. Desuden er adfærden afgørende for energiforbruget i det daglige, da undersøgelser viser, at der kan være stor forskel i energiforbrug blandt beboere med helt identiske boliger. Teknisk gode energibesparelser kan gå tabt i uhen- sigtsmæssig adfærd. Derfor skal BR have fokus på, at beboere er opmærksomme
